Компания SNR производит катаные и шлифованные шарико-винтовые передачи (ШВП). Большой выбор гаек, вариантов обработки и обширные технические знания позволяют нам конструировать шарико-винтовые пары в соответствии со специальными запросами наших клиентов.

Шарико-витовые передачи находят свое применение в самых разных отраслях, таких как металлообрабатка, обработка дерева, авиастроение, автоматические линии сборки, производство полупроводников.

Изменение и допустимое отклонение хода

Классы точности шариковинтовых пар определяются в соответствии с ISO 3408. Точность определяет максимально допустимое отклонение хода шарико-винтовой передачи за полезный ход l_u. Для классов точности t7-t10 среднее отклонение на ходе 300 мм в любой части резьбы.

l_u - полезный ход - это ход плюс длина шариковой гайки
l_e - выбег – это осевой ход за пределами полезного хода , служащий для безопасности. Ограниченный ход и допустимые отклонения жесткости для полезного хода не используются.
l_o – номинальный ход – это осевой ход номинальный шаг, умноженный на число поворотов вращения шариковой гайки относительно шпинделя
C – корректировка полезного хода, определяемая пользователем. Разница между полезным и действительным ходом определяется пользователем (стандарт с=0)
e_p – верхние и нижние лимиты действительного хода формируют области точности для среднего хода
V_up – допустимое отклонение полезного хода выше полезного хода l_u
V_300p - допустимое отклонение для длины хода 300 мм
V_2πp – допустимое отклонение за один оборот

Допустимые отклонения хода

Длина винта lu, мм		Класс точности
		T0		T1		T3		T5		T7	T10
от	до	ep	vu	ep	vu	ep	vu	ep	vu	ep	vu
0	315	4	3.5	6	6	12	12	23	23	52 мкм / 300 мм	210 мкм / 300 мм
315	400	5	3.5	7	6	13	12	25	25
400	500	6	4	8	7	15	13	27	26
500	630	6	4	9	7	16	14	32	29
630	800	7	5	10	8	18	16	36	31
800	1000	8	6	11	9	21	17	40	34
1000	1250	9	6	13	10	24	19	47	39
1250	1600	11	7	15	11	29	22	55	44
1600	2000	-	-	18	13	35	25	65	51
2000	2500	-	-	22	15	41	29	78	59
2500	3150	-	-	26	17	50	34	96	69
3150	4000	-	-	32	21	62	41	115	82
4000	5000	-	-	-	-	76	49	140	99
5000	6300	-	-	-	-	-	-	170	119

Допуск для изменения хода внутри интервала 300 мм(международные стандарты)

Класс точности	T0	T1	T3	T5	T7	T10
e300 DIN, ISO	3.5	6	12	23	52	210
e300 JIS B 1192	3.5	5	8	18	50	210
e2π	3	4	6	8	-	-

Рабочее испытание и испытание на опорную прочность в соответствии с ISO 3408-3

Измерение радиального биения t₅ наружного диаметра вала на отрезке l₅ для определения прямолинейности по отношению к АА'

Испытания на соответствие техническим условиям 3408-3

Измерение тормозного момента на нагружающем Δ T_p

Тормозной момент через нагружающий T_pr

Момент шарикового винта , который требуется чтобы повернуть для поворота шариковой гайки против винта (или наоборот) без внешней нагрузки. Возможные моменты трения из-за уплотняющего элемента не берутся во внимание.

Совокупный тормозной момент T_t

Момент который требуется чтобы повернуть шариковую гайку против шарикового винта (или наоборот) без внешней нагрузки, включая момент трения уплотняющих элементов

Вариация момента

Значение колебаний предварительно определенного тормозного момента под предварительной нагрузкой. Положительное или отрицательное значение относительно среднего момента

Метод измерений

Предварительный натяг генерирует динамический момент трения между гайкой и резьбой в шарико-винтовой паре. Это измеряется путем перемещения шпинделя с резьбой на постоянной скорости, в то время как гайка удерживается специальным блокирующим устройством. Измеренная сила F используется для подсчета тормозного момента шпинделя с резьбой.

Средний крутящий момент Tp0 [Нм]		Общая длина [мм]
		До 4000										От 4000 до 10000
		40 <(Длина резьбовой части/диаметр винта) ≤ 60					(Длина резьбовой части/диаметр винта)≤40					-
		ΔTpp (в % до Tp0) класс точности					ΔTpp (в % до Tp0) класс точности					ΔTpp (в % до Tp0) класс точности
от	до	0	1	3	5	7	0	1	3	5	7	3	5	7
0.2	0.4	± 30 %	± 35 %	± 40 %	± 50 %	-	± 40 %	± 40 %	± 50 %	± 60 %	-	-	-	-
0.4	0.6	± 25 %	± 30 %	± 35 %	± 40 %	-	± 35 %	± 35 %	± 40 %	± 45 %	-	-	-	-
0.6	1.0	± 20 %	± 25 %	± 30 %	± 35 %	± 40 %	± 30 %	± 30 %	± 35 %	± 40 %	± 45 %	± 40 %	± 45 %	± 50 %
1.0	2.5	± 15 %	± 20 %	± 25 %	± 30 %	± 35 %	± 25 %	± 25 %	± 30 %	± 35 %	± 40 %	± 35 %	± 40 %	± 45 %
2.5	6.3	± 10 %	± 15 %	± 20 %	± 25 %	± 30 %	± 20 %	± 20 %	± 25 %	± 30 %	± 35 %	± 30 %	± 35 %	± 40 %
6.3	10	-	-	± 15 %	± 20 %	± 30 %	-	-	± 20 %	± 25 %	± 35 %	± 25 %	± 30 %	± 35 %

Осевой зазор и натяг

Через натяг устраняется зазор шарикового винта и увеличивается жесткость. Более того, точность позиционирования шарико-винтовой передачи также улучшается. Натяг одинарной гайки достигается установкой шариков выбранных размеров. Натяг двойной гайки создается натяжением двух гаек друг против друга.

Таблица 1
Сочетание осевого зазора и натяга

Символ	0	1	2	3	4
Осевой зазор	да	нет	нет	нет	нет
Натяг	нет	нет	легкий	средний	высокий
% от динамичной максимально допустимой нагрузки	-	-	~3	~5	~7

Таблица 2

	CI	SK	SC	DC	SU	DU	SE
0	*	*	*	*	*	*	*
1	*	*	*	*	*	*	*
2	*		*	*	*	*
3				*		*
4				*		*

Сочетание осевого зазора 0

Таблица 3

Диаметр шпинделя	Осевой зазор завернутого шарикового винта
04-14	0.05
15-40	0.08
50-100	0.12

Критическая скорость вращения шарикового винта

Как и у любого торсионного вала, у шарикового винта есть критическая скорость, которая является гармоническим колебанием. Постоянное вращение шарикового винта в диапазоне критической скорости сократит период эксплуатации, и может повлиять на производительность машины. Критическая скорость является функциональной зависимостью диаметра, длины шарикового винта и конфигурации монтажа. Осевой зазор гайки не оказывает влияние на критическую скорость n_k.

Операционная скорость не должна превышать 80% от критической скорости. Формула ниже для подсчета допустимой скорости n_kzyl учитывает этот фактор безопасности 0,8.

,где
N_k – критическая скорость (число оборотов в минуту)
N_kzyl – рабочая скорость вращения (число оборотов в минуту)
α – фактор безопасности (=0,8)
E – модуль эластичности (E=2,06*105 Н/мм²)
l – геометрический момент инерции (мм²)
d₂ – диаметр стержня шарикового винта (мм)
γ – специфическая плотность материала (7,6*10 -5 Н/мм³)
g – постоянная величина земной гравитации (9,8*10 3 мм/с²)
А – поперечное сечение шарикового винта (мм²)
l_k – неподдерживаемая длина между двумя корпусами
f – фактор коррекции по монтажу

Плавающий – плавающий	λ=3.14	f=9.7
Жесткий - плавающий	λ=3.927	f=15.1
Жесткий - жесткий	λ=4.730	f=21.9
Жесткий - свободный	λ=1.875	f=3.4

Максимально допустимая скорость шарикового винта ограничена.

Для гаек SC/DC     d₀*n_kzyl≤120 000

Для гаек CI, SK, SU/DU, SE     d₀*n_kzyl≤90 000 , где d₀ - центральный диаметр шпинделя,мм

Пожалуйста, свяжитесь с нашими инженерами, если требуемая скорость превышает DN, или если шариковый винт используется на более высоких скоростях.

Допустимая осевая нагрузка для винта (продольная устойчивость)

Как и другие винты, шариковые винты выдерживают ограниченную осевую нагрузку. Если нагрузка превышает максимально допустимые показатели,это приводит к повреждению винта. Допустимое осевое сжатие является функциональной зависимостью длины, диаметра и типа монтажа винта. Максимальная сжимающая нагрузка должна составлять 50% и менее от теоретически допустимой нагрузки. Расчет с использованием формулы, представленной ниже,учитывает этот фактор безопасности.

, где F_k – теоретическая максимально допустимая осевая нагрузка
F_kzyl - максимально допустимая рабочая осевая нагрузка
α - Фактор безопасности (=0,5)
E – модуль эластичности ( E=2,06*10 5 Н/мм²)
l – геометрический момент инерции
l=
d₂ – диаметр стержня шарикового винта (мм)
l_k - длина без опоры
m,N фактор связанный с

Плавающий - плавающий	m=5.1	N=1
Жесткий - плавающий	m=10.2	N=2
Жесткий - жесткий	m=20.3	N=4
Жесткий - свободный	m=1.3	N=0.25

Основы расчета

Средняя скорость вращения и средняя нагрузка

Если скорость и нагрузка изменяются, расчет срока эксплуатации должен производиться с использованием средних значений F_m и n_m

Для средней скорости вращения n_m, в случае изменений скорости, применяются следующие формулы:



гдe n_m – средняя скорость,
q – доля времени

Для средней нагрузки F_m, в случае изменения нагрузки, используется следующая формула:



, где F_m – средняя нагрузка
q – доля хода или времени при постоянной скорости

Для средней нагрузки F_m, если изменяется скорость вращения и нагрузка, применяется формула:



где F_m – средняя нагрузка
q – доля времени
n_m – средняя скорость.

Номинальный ресурс

Ресурс L, выраженный в числе оборотов:



L – ресурс,
F_m средняя нагрзука,
С_a – динамическая нагрузка

Ресурс, выраженный в часах L_h



L_h – ресурс в часах
L – ресурс в оборотах
n_m – средняя скорость вращения(число оборотов в минуту)
ED – операционное время (%)

Приводной момент двигателя и внешняя сила

Приводной момент M_ta Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное:


Приводной момент M_te для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное


где M_ta – приводной момент (Нм)
M_te – момент сопротивления (Нм)
F – рабочая нагрузка (кН)
P – шаг (мм)
η – КПД (около 0,9)
η' – КПД (около 0,8)

При использовании двойных гаек с предварительным натягом необходимо учитывать крутящий момент холостого хода:

Приводная мощность P_a


P_a – приводная мощность
M_ta – приводной момент
n – скорость вращения

Монтаж гайки на винт

В случае раздельной доставки шариковых винтов и шариковых гаек, монтаж винтов должен осуществить квалифицированный персонал. Шариковые гайки должны быть смонтированы только с помощью оправки. При этом можно использовать оправку, входящую в комплект поставки шарико-винтовой передачи. Необходимо выровнять начало винтовой резьбы, чтобы не повредить уплотнение и внутренние части гайки.

В соответствии со стандартом шариковые винты SNR доставляются с установленной гайкой. Демонтаж гайки и шпинделя не допускается(особенно для гаек с преднатягом).

Примечание:
Шлифованные шариковые винты с одинарной или двойной гайкой всегда доставляются с монтированной гайкой, как и катанные винты с двойной гайкой.

Монтаж производится следующим образом:

Навернуть гайку на резьбу с легким осевым нажимом. Затем завинтить гайку на всю длину винта. Снять оправку только когда гайка полностью будет навинчена. Закрепить гайку для предотвращения развинчивания. (использовать резиновую прокладку или зафиксировать опраку по направлению оси)

Важно:
Использовать только оригинальные шарики!

Что делать, если…

шарики слетели во время завинчивания гайки шарико-винтовой пары?

1. Соберите шарики (гайка совместима только с оригинальными шариками) Мощность нагрузки обеспечена даже тогда, когда отсутствует два или три шарика
2. Аккуратно почистите все компоненты
3. Используйте оправку как монтажное приспособление
4. Вставьте шарики обратно
5. Начните с нижнего хода вращения. Вставьте шарики в окружность гайки, оправка предохраняет шарики от выпадания вовнутрь

Важно:
Не помещайте шарики в холостой ход между двумя дефлекторами.

Информация по эксплуатации для шариковых винтов

Операционные условия
Помимо номинальной нагрузки, необходимо также учитывать максимальную скорость, критическую скорость изгиба и допустимую силу при продольном изгибе. Шариковые винты представлены как движущий элемент для создания силы подачи. Воздействие радиальных усилий и вращающих моментов приводят к сокращению продолжительности службы. При использовании шарикового винта температура не должна превышать 80°С.

Монтаж
Во время монтажа шарико-винтовой пары должно быть гарантировано параллельное выравнивание направляющих элементов. Особое внимание необходимо уделить достижению концентричного монтажа гайки на шпиндель. При соблюдении условий выравнивания гайки или подшипниковой опоры (узла), можно достичь высокой точности при низких издержках.

Смазка
Для шарико-винтовых передач применимы стандартные рекомендации, касающиеся смазки шариковых подшипников. Для поддержания работы шарикового винта, необходимо его достаточно смазывать. Необходимо использовать смазки, подобные смазкам для шариковых подшипников. Не допускается использование смазок, содержащих MoS₂ либо графит. Можно применять смазку, уже используемую для других компонентов машины, если она соответсвует выше указанным требованиям. Однократной смазки шарикового винта недостаточно, так как шпиндель постоянно отводит малые количества смазки с гайки.

Поставляемые шариковые винты SNR обработаны маслом «Contractor Fluid H1», которое совместимо со стандартной смазкой SNR «SNR LUB Heavy Duty».

Периодичность смазки шарико-винтовой пары зависит от многих факторов, таких как:

• нагрузка,
• скорость,
• последовательность движений,
• температура.

Факторы, сокращающие интервалы между нанесениями:

• большая нагрузка,
• высокая скорость,
• короткий ход (ход меньше чем три длины гайки),
• низкая устойчивость к старению смазки.

Консистентная смазка
Для работы шарико-винтовой передачи в нормальных условиях используется твердая смазка SNR Heavy Duty. Специальные требования в определенных условиях окружающей среды требуют использования подходящего смазочного материала. Для применения на предприятиях пищевой промышленности и в особо чистых помещениях существуют специальные требования к смазкам с учетом выбросов и совместимости.

Название	Вид масла, состав	NLGI-класс DIN 51818	Степень проникновения DIN ISO 2137 при 25°C	Вязкость масла DIN 51562 при 40°С	Плотность	Диапазон температур	Свойства	Сфера применения
			0,1 мм	мм2 / с	кг / м3	°С
SNR LUB Heavy Duty	Парафиновое минеральное масло/ литий – специальный - мыло	2	285	ca. 105	890	-30 ... +110	Слабое трение, плавный ход	Общее машино- строение
SNR LUB GV+	Синтетическое масло/сложно- эфирное масло/литий/специальный/ мыло	2	265 ... 295	24	900	-50 ... +120	Очень хорошая адгезия, очень хорошая влаго- непроницаемость	Высокие скорости
SNR LUB HIGH TEMP	Синтетическое масло KW/минеральное масло/ полимочевина	2	265 ... 295	160	900	-40 ... +160	Высокая термостойкость, хорошая защита от коррозии, высокая стойкость к окислению	Высокие температуры
SNR LUB FOOD	Парафиновое минеральное масло/ алюминиевое комплексное мыло	2	265 ... 295	ca.240	920	-30 ... +110	Хорошая коррозионная стойкость, очень хорошая адгезия, высокая влаго- непроницаемость, NSF H1 зарегистрирован	Пищевая промышлен- ность
Microlub GL261	Минеральное масло /литий/специальный/ мыло	1	310 ... 340	280	890	-30 ... +140	Хорошая износостойкость, дополнительно специальное сопротивление потоку против трибо-коррозии	Общее машино- строение, высокий уровень нагрузки, операции с коротким ходом, вибрации
Klubersynth BEM34-32	Синтетическое масло CW /специальное кальциевое мыло	2	265 ... 295	ca.30	890	-30 ... +140	Чрезвычайно стойкие к давлению, хорошая износостойкость, хорошее сопротивление старению, низкий пусковой крутящий момент	Применение в особо чистых помещениях
Klubersynth UH1 14-151	Синтетическое масло CW / эфирное масло/ алюминиевое комплексное мыло	1	310 ... 340	ca.150	920	-45 ... +120	Хорошая коррозионная стойкость, хорошее сопротивление старению, высокая влаго- непроницаемость, NSF H1 зарегистрирован	Фармацев- тическая и пищевая промышлен- ности

*Этот смазочный материал зарегистрирован как продукт Н1; он был разработан для нерегулярного, технически неизбежного контакта с пищевыми продуктами. Опыты показали, что смазку можно использовать в фармацевтической и косметической промышленности, на условиях, указанных в информации о продукте. Тем не менее, нет никаких конкретных результатов тестов, например, на биосовместимость, которые могут потребоваться при определенных обстоятельствах в фармацевтике. Поэтому, перед применением в этой области необходимо провести анализ соответствующих рисков. В случае необходимости следует принять меры по предотвращению опасности для здоровья и травм. (Источник: Kluber смазки).

При высоких скоростях (параметр DN>50000) должно быть выбрано качество К1К или КР1К. Параметры скорости до 2000 требуют смазку с составом класса 3 (К3К или КР3К DIN 51825). Необходимый период между смазками определяется внешними условиями. В основном периодичность смазки должна составлять 200-600 рабочих часов. За исходную величину может быть принято следующее количество смазки: на сантиметр шпинделя нужно количество смазки, равное или составляющее более 1 см3. Для смазки должны быть использованы только твердые смазки на основе одного и того же мыла.

Жидкая смазка

Как правило, жидкая смазка используется в соединении с централизованным смазочным оборудованием. Преимущество автоматизированной смазки – непрерывное обеспечение смазкой всех частей. Смазочное масло гарантирует хорошее рассеивание теплоты и трения. В отличие от этого есть более высокие требования к конструкции и монтажу оборудования для смазочных линий. В зависимости от области применения могут быть использованы следующие смазочные масла:

Название	Тип смазки	Кинематическая вязкость DIN 51562 при 40°C	Плотность	Диапазон температур	Свойства	Сфера применения
		мм2 / c	[г / см3]	[°C]
Kluberoil GEM 1-100N	Минеральное масло	100	880	-5 ... +100	Хорошая защита от коррозии и износоустойчивость	Общее машиностроение
Kluberoil 4 UH1-68N	Полиаль- фалефин	680	860	-25 ... +120	Хорошая защита от старения и износоустойчивость	Пищевая промышленность
					NSF H1 зарегистрирован*	Фармацевтическая промышленность

*Этот смазочный материал зарегистрирован как продукт Н1; он был разработан для нерегулярного, технически неизбежного контакта с пищевыми продуктами. Опыты показали, что смазку можно использовать в фармацевтической и косметической промышленности, на условиях, указанных в информации о продукте. Тем не менее, нет никаких конкретных результатов тестов, например, на биосовместимость, которые могут потребоваться при определенных обстоятельствах в фармацевтике. Поэтому, перед применением в этой области необходимо провести анализ соответствующих рисков. В случае необходимости следует принять меры по предотвращению опасности для здоровья и травм. (Источник: Kluber смазки)

На более высоких скоростях (скорость параметр DN> 50000) следует использовать масла класса вязкости ISO VG 46-22. Для скоростных параметров при 2000 следует использовать вязкость ISO VG 150-460. Если нагрузка превышает 10%динамической нагрузки, рекомендуется использовать масло с добавками для увеличения грузоподъемности (класс CLP, DIN 51517 часть 3). Со смазкой с погружением в масляную ванну шпиндель должен быть на 0,5 - 1 мм выше уровня масла. Обеспечение маслом при рециркуляции смазки должна составлять 3 см ³ в час для каждого шарика обращения.